Шкатулки из ДНК

Прямоугольные полые коробочки с подвижными крышками на петельках, замками и ключами — таково новое достижение современных Левшей. Впрочем, к ловкости рук и острому глазу новинка не имеет никакого отношения. Потому что ни одним инструментом такие изделия не вырезать: коробочки по размеру сопоставимы с вирусами. Как же их собрали? А никак — они сами собрались. Правда, им чуть-чуть помогли ученые.

42 х 36 х 36 нанометров — таковы размеры шкатулок, изготовленных международной группой исследователей, которую возглавляет Йорген Кьемс из института молекулярной биологии университета Орхуса и датского национального центра ДНК-нанотехнологий (CDNA).
Чтобы длинные цепи ДНК собрались в желаемую форму, исследователи использовали естественную «тягу» этих молекул к формированию двойных спиралей и скручиванию (сгибанию) участков цепи в зависимости от конкретной последовательности оснований и присутствия в тех или иных местах комплиментарных молекул.
Учёные решили перепроектировать генетическую последовательность, взятую у фага, чтобы получить цепочку с желаемыми свойствами. Для этого они разработали целую программу, которая автоматически составляет последовательность генетических «буковок», исходя из намеченной формы будущего изделия.
Та же программа подбирает к этой «выкройке» и «скрепки-заколки» — порядка 250 олигонуклеотидов, которые за счёт сил межмолекулярного взаимодействия должны заставить большую ДНК сложиться, словно оригами.
«Поразительно, что это работает, — говорит Кьемс. — Это как разобрать машину на детали, после чего поместить все гайки и болты в мешок, встряхнуть его, и машина сама соберётся обратно».
Защёлки на крышке — это пара дополнительных коротких цепочек ДНК. Они закрепляются на одном из рёбер шкатулки, удерживая крышку в закрытом состоянии. Чтобы открыть её, нужно добавить к замочкам новые ДНК-фрагменты — точно подходящие ключи. Их взаимодействие с замками приводит к распахиванию коробочки.
На том же ребре (точнее — на краю крышки и на краю прилегающей к ней стенки) исследователи поместили флуоресцентные маркеры — молекулы красителя, которые светятся красным, когда находятся вблизи друг от друга, и зелёным — когда расходятся на некоторое расстояние. Это позволяет просто контролировать состояние шкатулки (открыта или закрыта), наблюдая за свечением индикатора в микроскоп.
Внутри такой коробочки может поместиться одна рибосома — фабрика по производству белков. Или там можно разместить набор лекарственных препаратов, или небольшой вирус. А главное — выпуском этих «сокровищ» в нужной части тела могут заведовать те самые замки, настроенные на касание определённых биомаркеров — молекул на поверхности раковых клеток, например. Или замки, настроенные на открытие в присутствии определённых белков (синтезируемых вирусами, заразившими больного).
В общем, программируемая ДНК-шкатулка — заманчивый способ точечной доставки каких-либо лечебных средств, от химических препаратов до генетически модифицированных объектов.
Но транспорт внутри организма — не единственное возможное приложение ДНК-коробок. По словам Йоргена, из таких шкатулок, по идее, можно собрать целый ДНК-компьютер. Ведь крышки с их сдвоенными замками, реагирующими на определённые ДНК-ключи, причём открывающиеся только в присутствии двух определённых молекул (как сейф с двумя личинками), представляют собой готовые логические устройства.

https://www.membrana.ru/articles/inventions/2009/05/08/154300.html
https://www.membrana.ru/articles/technic/2006/04/07/193600.html
https://www.membrana.ru/lenta/?6392
https://www.membrana.ru/articles/inventions/2006/03/17/195400.html